Una combinación de señales en las histonas salvaguarda la información epigenética durante la división celular

Las proteínas histonas regulan la organización del ADN durante el ciclo celular y su modificación determina el grado de compactación del material genético y la expresión de sus genes. Es lo que se denomina epigenética: información no contenida en los genes pero que influye en ellos. En este contexto, científicos del Centro Nacional de Biotecnología han analizado cómo la combinación de múltiples modificaciones permite mantener la información epigenética cuando las células se dividen.

No solo los genes contienen la información de los seres vivos. Las histonas son proteínas asociadas al ADN que sufren modificaciones heredables y capaces de influir en la expresión de los genes de manera indirecta. Es lo que se conoce como epigenética, un concepto menos extendido, pero no menos importante, que la genética.

Investigadores del Centro Nacional de Biotecnología del CSIC (CNB-CSIC) han analizado cómo estas modificaciones interaccionan y se combinan entre sí para que la célula pueda realizar dos tareas aparentemente conflictivas: la regulación de la expresión de sus genes (durante la cual se tienen que unir múltiples proteínas al ADN) y la mitosis (en la que el material genético debe estar libre de estas proteínas). El estudio, que ha sido publicado este mes en la revista Nucleic Acids Research, explica cómo la combinación de una modificación estable con una modificación dinámica permite a la célula llevar a cabo acciones distintas en los cromosomas.

“Durante la división celular la mayoría de los genes no se expresan –explica Karel van Wely, investigador del CNB-CSIC y uno de los autores del estudio–. Sin embargo deben estar listos para reactivarse inmediatamente en las nuevas células recién formadas. Para asegurar que todo el proceso ocurre correctamente, las histonas van sufriendo diferentes modificaciones a lo largo del ciclo celular”. En concreto el trabajo analiza tres modificaciones en aminoácidos de la llamada histona H3. La adición de fosfato en H3T3 y H3T6, y la triple metilación en H3K4.

Las modificaciones en H3T3 y H3T6 son características de las etapas en que la célula se está dividiendo. Promueven la compactación del ADN y excluyen la maquinaria de transcripción de la cromatina. Por su parte, la modificación en H3K4 es una marca que se mantiene estable a lo largo de todo el ciclo de la célula y facilita la unión de proteínas responsables de la transcripción de los genes cercanos.

Una compleja red de interacciones

Los científicos han observado que cuando H3T3 o H3T6 están fosforiladas, durante la división de la célula, las proteínas involucradas en la transcripción no se pueden unir a H3K4. De esta manera, se impide la expresión de los genes durante la mitosis aunque la modificación de H3K4 indica que los genes están activados.

“Tras la división, las nuevas células necesitan reanudar la expresión de sus genes cuanto antes. Por eso es importante que la modificación en H3K4 se mantenga, aunque quede oculta por las otras dos modificaciones durante el proceso de división” explica Karel van Wely, investigador del CNB-CSIC y uno de los autores del estudio.

“Además, creemos que esta red de fosforilaciones y metilaciones que interaccionan entre sí puede ser importante para preservar la información epigenética, y que sea correctamente heredada por la célula hija”, apunta el investigador.